3.2. Определение состава передельного чугуна.

Расчет содержания марганца в чугуне. Марганец в шихту доменной печи поступает в виде оксидов марганца из агломерата. В задании марганец представлен в виде MnO. Масса оксида марганца в шихте доменной печи равна:

.

Оксид марганца относится к частично восстанавливающимся оксидам, поэтому весь марганец распределяется между металлом (чугуном) и шлаком. Степень восстановления марганца () равна 0,50 – 0,75 (в зависимости от температуры чугуна, при повышении температуры (см. Приложение 5) величина растет). Следовательно, масса марганца, перешедшего в чугун, составляет

.

Расчет ведется на 100 кг чугуна, поэтому содержание марганца в чугуне численно равно массе марганца, перешедшего в чугун из шихты.

Расчет содержания кремния в чугуне. Кремний в виде (кремнезема) содержится во всех компонентах доменной шихты. Масса в шихте доменной печи равна:

.

Диоксид кремния также относится к оксидам, частично восстанавливающимся в условиях доменной плавки, поэтому в горне происходит распределение кремния между чугуном и шлаком. Степень восстановления кремния () равна 0,02 – 0,08 (в зависимости от температуры чугуна (см. Приложение 5), при повышении температуры величина растет). Следовательно, массу кремния, перешедшего в чугун, можно определить следующим образом:

.

Содержание кремния в чугуне численно равно массе кремния, перешедшего в чугун из шихты.

Расчет содержания фосфора в чугуне. В условиях доменной плавки оксид фосфора, содержащийся в шихте, восстанавливается полностью. Отсюда, содержание фосфора в чугуне численно равно массе фосфора в шихте доменной печи:

,

где и - содержание фосфора соответственно в агломерате и коксе, %.

Расчет содержания серы в чугуне. (Предварительно необходимо рассчитать состав и количество доменного шлака.)

Масса серы в шихте доменной печи равна массе серы, поступившей из различных источников: из агломерата и кокса,

,

где и - содержание серы соответственно в агломерате и коксе, %.

Примем, что в доменной печи 5 -10 % серы, содержащейся в шихте, теряется, то есть переходит в газовую фазу и уходит из печи с доменным газом (=0,05 – 0,10), а оставшаяся сера распределяется между металлом и шлаком. Тогда общая масса серы, содержащейся в чугуне и шлаке, будет равна:

.

Запишем уравнение баланса серы:

,

где и - соответственно содержание серы в чугуне и шлаке, %.

Характеристикой десульфурирующей способности шлака является коэффициент распределения серы между шлаком и металлом . Зависимость от различных технологических параметров доменной плавки изучена достаточно хорошо. На рис. 1 показана зависимость коэффициента распределения серы от основности и температуры шлака (см. Приложение 5). Для оценки значения по предложенной диаграмме следует по данным о составе доменного шлака рассчитать его основность

,

а затем путем интерполяции в указанных интервалах температуры чугуна определить коэффициент распределения серы, соответствующий требуемым условиям. Содержание серы в чугуне определяем из уравнения баланса серы в доменной печи:

Оценка содержания углерода в чугуне. Для оценки используем эмпирическое уравнение зависимости содержания углерода от состава чугуна, выведенное на основании обработки большого числа производственных данных, полученных на стабильно работающих доменных печах большого объема:

Полученный в результате расчета состав чугуна следует свести в таблицу (Таблица 3).

Таблица 3. Химический состав чугуна

Содержание компонентов жидкого чугуна, % масс.
Fe	С	Si	Mn	S	P